循環(huán)水的問題及解決方案

1、循環(huán)水的問題及解決方案在我國的火力發(fā)電廠中，由于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理不當(dāng)而引起的發(fā)電機(jī)組凝汽器腐蝕結(jié)垢問題屢見不 鮮。凝汽器腐蝕容易引起銅管穿孔、開裂，增加設(shè)備的檢修時間和次數(shù)，縮短設(shè)備的使用壽命，減少發(fā)電量，增加發(fā)電成本；凝汽器結(jié)垢一方面導(dǎo)致垢下腐蝕，另一方面降低換熱器的熱交換效率（從而影響到生產(chǎn)效率），增加能源消耗。在正常運(yùn)行狀況下，凝汽器的真 空度下降為89%-92%如果所使用的緩蝕阻垢劑的性能不當(dāng)，導(dǎo)致系統(tǒng)一定程度的結(jié)垢，使凝汽器的真空度下降為86%-89%這將使發(fā)電熱耗增大 4.5%-7.5%，發(fā)電煤耗增高8%-14%/kW H如果考慮停車清洗、設(shè)備腐蝕和增加維修頻率等所引起的連帶后果

2、，其經(jīng)濟(jì)損失是異常驚人的。總之，凝汽器腐蝕結(jié)垢所造成 的直接后果真空度下降、蒸汽岀力減小、正常生產(chǎn)處理不當(dāng)而引起的發(fā)電機(jī)組凝汽器周期縮短、設(shè)備壽命 降低、運(yùn)行成本提高、生產(chǎn)效率下降，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，采用經(jīng)濟(jì)的有效的手段防止循環(huán)冷卻 水系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢是非常重要的?！净鹆Πl(fā)電廠循環(huán)冷卻水的處理方式】我國許多缺水地區(qū)的火力發(fā)電廠，普遍采用地下水作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。一般而言，地下水普遍存在含鹽量高和硬度、堿度高的特點(diǎn)。隨著系統(tǒng)誰的不斷濃縮，硬度離子如（Ca2+,Mg2+,HCO3等）和侵蝕性離子（如Cl-和SO42-等）的濃度不斷升高，超過一定的容忍度后極易引起設(shè)備管道的腐蝕與結(jié)垢

3、。另外，在這些缺水地區(qū)，為了節(jié)水節(jié)能的需要，循環(huán)水的濃縮倍數(shù)一般控制較高，這就進(jìn)一步加重了系統(tǒng) 腐蝕和結(jié)垢的危險(xiǎn)性。對于有些以地表水作補(bǔ)充水的電廠循環(huán)水系統(tǒng)，雖然硬度離子和侵蝕性離子濃度較 低，但如果濃縮倍數(shù)過高，再加上處理方式不合適，同樣也會引起機(jī)組的腐蝕和結(jié)垢。為了解決循環(huán)冷卻 水系統(tǒng)的腐蝕結(jié)垢問題，國內(nèi)的火力發(fā)電廠常規(guī)的處理方法有以下幾種。1、利用軟化水降低補(bǔ)水的硬度該方法通過離子交換去除補(bǔ)水中的Ca2轎口 Mg2+等硬度離子而達(dá)到預(yù)防無機(jī)垢沉積的目的。其初期投資成本高，且需要嚴(yán)格控制軟化器的失效終點(diǎn)，及時對交換樹脂進(jìn)行再生，因此日常運(yùn)行費(fèi)用較高。對于補(bǔ) 水量較大的系統(tǒng)，由于需要處理的水

4、量大，交換樹脂的再生必須跟得上制水的要求，這可能難以保證弱酸 處理后的水質(zhì)的硬度要求，整個制水成本也較高，因此目前這種方法較少采用。2、無機(jī)酸+ 水質(zhì)穩(wěn)定劑的處理該方法是通過向循環(huán)水系統(tǒng)加入無機(jī)酸（一般都是使用硫酸），中和掉水中的部分堿度，降低臨界pH值再配合投加水質(zhì)穩(wěn)定劑而減輕結(jié)垢傾向。其反應(yīng)式如下：H2SO4+2CO32-=2HCO3-+SO42誠然，加酸不失為一種簡便有效的防止結(jié)垢的途徑，但是對于水容量較大的 系統(tǒng)，pH值、堿度等指標(biāo)的檢測常常滯后于加藥時間，因此加酸量不太容易控制，有時加酸量可能不夠， 超過藥劑阻垢的臨界值而使凝汽器結(jié)垢；有時又可能出現(xiàn)加酸過量的情況而引起循環(huán)水局部短時

5、間內(nèi)pH值過低，加重了系統(tǒng)的腐蝕（包括凝汽器黃銅管的腐蝕和循環(huán)水碳鋼管道的腐蝕），硫酸的加入，本身也使循環(huán)水含鹽量增加，會加重銅管的點(diǎn)蝕。因此，應(yīng)選擇阻垢分散性能優(yōu)良的水質(zhì)穩(wěn)定劑，不加酸或盡量減少加酸量。對于該種處理方法，一般允許循環(huán)水中SO42視限質(zhì)量濃度不超過 500mg/L，超過該極限值就容易對冷卻塔的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生中等程度的腐蝕。因此對于補(bǔ)充水中硫酸根離子含量較高的循環(huán)水系統(tǒng)不宜 采用加酸處理3、弱酸陽離子樹脂+ 水質(zhì)穩(wěn)定劑聯(lián)合處理該方法是通過采用弱酸陽離子交換樹脂處理部分生水，降低補(bǔ)充水的部分碳酸鹽硬度和部分堿度，然 后配合水質(zhì)穩(wěn)定劑處理以防止系統(tǒng)結(jié)垢和腐蝕。該方法不失為一種控制循環(huán)

6、水系統(tǒng)結(jié)垢的較有效的措施， 相比較而言，不存在系統(tǒng) pH可能過低而腐蝕銅管及其管道的危險(xiǎn)，不足的是一次性投資大，日常需要嚴(yán)格 控制生水和軟化水的比例，樹脂需要再生，管理要求和運(yùn)行成本均較高。【火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題】1、結(jié)垢問題雖然加酸處理、陽離子交換樹脂弱酸處理等方法能在一定程度上起到降低補(bǔ)水的碳酸鹽硬度以減少結(jié) 垢的作用，但由于加酸量的控制問題、軟水和補(bǔ)水的比例問題、離子交換樹脂的失效與再生等問題的存在， 增加了管理上的難度，使得水質(zhì)不穩(wěn)定，經(jīng)典的水處理劑也不能正常發(fā)揮其應(yīng)有的作用，最終常發(fā)生間隙 式結(jié)垢現(xiàn)象。隨著時間的延長，垢也越積越厚，最終影響正常生產(chǎn)。疑“樣U）應(yīng)力fftts

7、裂紋一溟種囲餞穿孔.（好豪余水垢2、銅腐蝕問題凝汽器銅管腐蝕是火力發(fā)電廠普遍存在的問題。銅管使用最多的材質(zhì)為黃銅。銅管的腐蝕包括黃銅脫鋅腐蝕、電偶腐蝕、應(yīng)力腐蝕和沖擊腐蝕等多種形態(tài)。但其中最常見的是黃銅脫鋅腐蝕和電偶腐蝕。3、銅腐蝕的主要形態(tài)（1）黃銅脫鋅腐蝕。電廠凝汽器使用最多的銅材為黃銅，黃銅的脫鋅腐蝕是電廠最常見的腐蝕形態(tài), 它包括均勻型層狀脫鋅和局部型栓狀脫鋅，但主要為局部型栓狀脫鋅腐蝕，該腐蝕易造成局部穿孔，因此 危害性較大。黃銅脫鋅腐蝕反應(yīng)式如下：陰極：1/2O2+H2O+2&20H-陽極：Zn CuCu2+ +Zn2+ +4eCu2+在表面聚集，與金屬本體發(fā)生置換反應(yīng)如下

8、：Cu2+ +Zn CirCu+Zn2+銅管脫鋅后的腐蝕產(chǎn)物與循環(huán)水水質(zhì)有關(guān)，腐蝕產(chǎn)物可能為Zn(OH)2,ZnCI2 Zn(OH)2,ZnCO3 Zn(0H)2 等并覆蓋在腐蝕點(diǎn)上，腐蝕產(chǎn)物加劇了管壁上水垢的形成和固體顆粒的沉積，沉積物下面的金屬因缺氧而成 為陽極，與周圍部分形成氧的濃差電池而出現(xiàn)潰瘍型脫鋅，此潰瘍深入金屬內(nèi)部直到完全穿透。(2)電偶腐蝕。循環(huán)水管道、凝汽器管板多選用碳鋼材質(zhì)，而凝汽器的換熱管與管道一般采用脹接方式連 接，黃銅與碳鋼的電位差較大，因此在脹接處容易形成電偶而發(fā)生電偶腐蝕。4、銅腐蝕的主要影響因素(1) 含鹽量的影響。在含鹽量小的水中，銅管表面可能生成一層致密的C

9、u(OH)2 保護(hù)膜，而在含鹽量大或硬度、堿度較大的水中腐蝕產(chǎn)物為綠色堿式銅鹽CuCI2 - Cu(OH)2或CuC03 2Cu(OH)2此類膜疏松多孔，容易被破壞而失去保護(hù)作用。(2) CI- 的影響。水中 CI- 是引起銅點(diǎn)蝕的原因之一。其腐蝕反應(yīng)式如下：Cl- +CuCuCRCuO2+HCI如果氯化亞銅的形成速度減慢或氯化亞銅的水解速度加快，則會產(chǎn)生點(diǎn)蝕，而沉積物阻礙最初的腐蝕產(chǎn)物 氯化亞銅的擴(kuò)散，抑制了氯化亞銅的水解，從而在有沉積物的地方形成點(diǎn)蝕，其反應(yīng)式如下：CuCHCu2+ +CI - +e,Cu2+ +Cu2Cu+ 形成自催化反應(yīng)，加速點(diǎn)蝕處的腐蝕。藥劑本身引起的光亮腐蝕。 人們

10、一般較難注意由于加入循環(huán)水中的有機(jī)磷藥劑和聚羧酸等阻垢分散劑 所引起的腐蝕。循環(huán)水中含有多種硬度離子和堿度離子組成多組平衡，加入阻垢分散劑后，形成較高的分 散體系，破壞了水中原有的離子對平衡，沉積物離子的有效反應(yīng)概率降低，沉積離子重新建立新的平衡， 當(dāng)水溶液中聚羧酸等阻垢分散劑的物質(zhì)超過水體防垢最佳含量一定范圍時，水中有機(jī)磷和分散劑的富余部分對銅合金具有強(qiáng)烈的絡(luò)合作用而形成表面吸附，一方面阻礙唑類緩蝕劑向金屬表面擴(kuò)散，另一方面這種 覆蓋膜的絡(luò)合不穩(wěn)定性使 Cu,Zn 絡(luò)離子的化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)電位趨于相等，形成共溶出，較銅活潑的鋅離子 首先與有機(jī)磷和聚羧酸形成穩(wěn)定的螯合物而脫離金屬本體。 在金相顯

11、微鏡下放大 500 倍后觀察：對于不加 任何藥劑的循環(huán)水中銅管的腐蝕形態(tài)是金屬表面類似蜂窩狀的海綿銅，而添加水質(zhì)穩(wěn)定劑后腐蝕的銅管的 腐蝕形態(tài)是海綿體中夾雜著大量不規(guī)則的亮點(diǎn)， 這就是所謂由于藥劑本身引起的銅金屬的光亮腐蝕。 因此， 把握水質(zhì)穩(wěn)定劑中各復(fù)合配方的宏觀計(jì)量，選取合適的比例是非常重要的，否則，添加的藥劑再多，也不能有效地解決系統(tǒng)的腐蝕，甚至?xí)铀巽~管的腐蝕。5、碳鋼的腐蝕問題循環(huán)水管道、凝汽器管板一般都使用碳鋼材質(zhì)，據(jù)我們了解，很少有電廠考慮碳鋼的腐蝕問題。事實(shí) 上，碳鋼的腐蝕雖然不像銅管結(jié)垢腐蝕那樣在短時間內(nèi)影響發(fā)電生產(chǎn)，但由于循環(huán)水管道埋在地下，腐蝕 情況相比較而言不易觀察和發(fā)

12、現(xiàn)，隨著腐蝕程度的加深，容易引起穿孔、泄漏。由于建廠時就將碳鋼管道 深埋地下，地上常安裝設(shè)備、興建廠房、鋪設(shè)道路，因此維修起來遠(yuǎn)沒有銅管維修來得簡單，維修費(fèi)用也 昂貴得多。因此，碳鋼的腐蝕問題雖不能在短期內(nèi)影響生產(chǎn)，但也應(yīng)是火電廠循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)注意的問題， 也應(yīng)當(dāng)受到足夠的重視。【解決措施】1、保持穩(wěn)定的濃縮倍數(shù)和穩(wěn)定的水質(zhì)實(shí)踐表明，對于水質(zhì)穩(wěn)定的體系，藥劑才能較好地發(fā)揮作用，因此問題的關(guān)鍵是加強(qiáng)水質(zhì)管理。對于具有恒定補(bǔ)水水源的系統(tǒng)，應(yīng)嚴(yán)格控制濃縮倍數(shù)；對于不具 有恒定補(bǔ)水水源或部分補(bǔ)充弱酸軟化水的系統(tǒng)，應(yīng)注意控制各種補(bǔ)水的比例，以盡量保證系統(tǒng)水質(zhì)的穩(wěn)定；對于用硫酸調(diào)節(jié)堿度的系統(tǒng)，應(yīng)嚴(yán)格控制連續(xù)

13、投加的速度。對所使用的水處理劑，應(yīng)熟悉藥劑的硬度容忍 度、堿度容忍度等性能。2、選擇綜合性能優(yōu)良的復(fù)合水穩(wěn)劑巰基苯駢噻唑、苯駢三氮唑、苯駢咪唑、聚苯駢咪唑等含氮雜環(huán)類化合物對金屬銅具有很強(qiáng)的親和力， 它們能與銅離子以共價(jià)鍵和配位鍵結(jié)合形成一個致密的保護(hù)膜，吸附在金屬表面的反應(yīng)活性位置上而阻滯 有色金屬的溶解反應(yīng)，因此復(fù)合水穩(wěn)劑中應(yīng)含有足夠濃度的噻唑類或其他具有相同功能的物質(zhì)，才能保證 良好的緩蝕效果。對于具有“三高”（高硬度、高堿度、高 pH值）性質(zhì)的水質(zhì)，通常的阻垢劑（如電廠循環(huán)水系統(tǒng)常用 的ATMP,EDTMP,HPMA,PA等）常不能滿足其要求。在這種情況下，應(yīng)使用新型的、具有優(yōu)良抗硬度

14、、抗堿 度性能的組分。適合于三高惡劣水質(zhì)的藥劑有PBTCA PESA POCA,PAPEM及其他多元共聚物等。PBTCA （2-膦酸基-1，2, 4-三羧酸丁烷）具有優(yōu)異的阻垢緩蝕性能，耐高溫、耐氧化，對碳酸鈣垢具 有優(yōu)異的抑制作用，與有機(jī)磷酸鹽、鋅鹽等具有良好的協(xié)同作用。PESA（聚環(huán)氧琥珀酸）具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，對碳酸鈣、硫酸鈣均具有優(yōu)良的阻垢分散作用，與鋅鹽復(fù)配具有優(yōu)良的緩蝕阻垢性能， 是一種無磷、非氮、有較好生物降解性能的綠色水處理劑。POCA（膦?；人幔┖?PAPEMR多氨基多醚基有機(jī)磷酸）具有很高的鈣容忍度和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性（幾乎不與氯作用）和熱穩(wěn)定性，對磷

15、酸 鈣、硫酸鈣、鋅鹽沉積以及鐵氧化物具有優(yōu)良的阻垢分散作用，適用于高硬度、高堿度、高pH值、高濃縮倍數(shù)的水質(zhì)處理，是國內(nèi)目前處理“三高”水質(zhì)的理想藥劑。其他多元共聚物如PCA AA/AMPS共聚物等，在三高體系中也表現(xiàn)岀了良好的性能。只有選擇的配方組成合理，性能優(yōu)良，才能保證良好的阻垢緩蝕效 果，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。3、科學(xué)合理添加碳鋼緩蝕劑不同行業(yè)具有不同的行業(yè)習(xí)慣。在石化系統(tǒng)、鋼鐵系統(tǒng)和化工行業(yè)等的循環(huán)冷卻水處理中，規(guī)范的商 品藥劑投加質(zhì)量濃度為 50-80mg/L （按補(bǔ)水計(jì)），而電力行業(yè)的循環(huán)冷卻水處理中，規(guī)范的商品藥劑投加 質(zhì)量濃度為5-10mg/L （按補(bǔ)水計(jì)）。在電力行業(yè)的水處理藥劑中，如果藥劑配方合理、水質(zhì)不十分惡劣， 這種投加量對于解決銅的腐蝕問題和一般阻垢問題是足